ITUA20164650A1

ITUA20164650A1 - ELECTRONIC CONTROL DEVICE FOR A FREE-PISTON STIRLING MOTOR WITH LINEAR ALTERNATOR AND RELATED CONTROL METHOD

Info

Publication number: ITUA20164650A1
Application number: ITUA2016A004650A
Authority: IT
Inventors: Daniele Menniti; Anna Pinnarelli; Nicola Sorrentino; Alessandro Burgio; Giovanni Brusco
Original assignee: Univ Della Calabria
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-12-24

Description

DISPOSITIVO ELETTRONICO DI CONTROLLO DI UN MOTORE ELECTRONIC ENGINE CONTROL DEVICE

STIRLING DI TIPO FREE-PISTON CON ALTERNATORE LINEARE E RELATIVO METODO DI CONTROLLO FREE-PISTON STIRLING WITH LINEAR ALTERNATOR AND RELEVANT CONTROL METHOD

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

La presente divulgazione concerne i dispositivi di controllo di motori e, più in particolare, un dispositivo elettronico di controllo di un motore Stirling di tipo freepiston (FPSE) con alternatore lineare (FPSE-LG), in particolare del tipo sprovvisto di sensori di posizione e/o di frequenza di parti mobili del motore, nonché un relativo metodo di controllo. The present disclosure concerns engine control devices and, more particularly, an electronic control device of a freepiston type Stirling engine (FPSE) with linear alternator (FPSE-LG), in particular of the type without position sensors and / or frequency of moving parts of the motor, as well as a method of control thereof.

BACKGROUND BACKGROUND

I motori Stirling furono inventati nel 1816 ed i principi di base sono ben noti. I FPSE sono motori a combustione esterna; il calore fornito al FPSE innesca l’oscillazione di un dislocatore che, a sua volta, provoca l’oscillazione di un pistone. Quando collegato ad un alternatore lineare, il pistone si muove solidale con un gruppo di magneti permanenti; a seguito del movimento di detti magneti permanenti, è generato un flusso magnetico variabile nel tempo che induce una forza elettromotrice negli avvolgimenti elettrici dell’alternatore lineare. Stirling engines were invented in 1816 and the basic principles are well known. FPSEs are external combustion engines; the heat supplied to the FPSE triggers the oscillation of a displacer which, in turn, causes the oscillation of a piston. When connected to a linear alternator, the piston moves together with a group of permanent magnets; following the movement of said permanent magnets, a time-varying magnetic flux is generated which induces an electromotive force in the electrical windings of the linear alternator.

La figura 1 mostra un alternatore lineare mosso da un motore Stirling a pistone libero, che converte potenza termica in potenza elettrica nella forma di tensione-corrente alternata. Il calore fornito al FPSE innesca l’oscillazione di un dislocatore 1a all'interno di un corrispondente cilindro 1. Lo spostamento del dislocatore causa uno spostamento di un pistone 2a che scorre all'interno di un rispettivo cilindro 2. Su un asse del pistone 2a sono fissati dei magneti permanenti 3a, posti sostanzialmente di fronte a degli avvolgimenti elettrici 3 statorici, così che il moto del pistone 2a induce ai morsetti 4 una tensione elettrica. Ai terminali degli avvolgimenti elettrici si misura quindi una tensione elettrica vabvariabile nel tempo con andamento sinusoidale; l’ampiezza A e la frequenza f della tensione elettrica vabdipendo dalle caratteristiche tecniche e costruttive del FPSE e dell’alternatore lineare. I valori di progetto dell’ampiezza e della frequenza sono detti valori nominali ovvero Ane fn. Figure 1 shows a linear alternator driven by a free piston Stirling engine, which converts thermal power into electrical power in the form of alternating voltage-current. The heat supplied to the FPSE triggers the oscillation of a displacer 1a within a corresponding cylinder 1. The displacement of the displacer causes a displacement of a piston 2a which slides inside a respective cylinder 2. On an axis of the piston 2a fixed permanent magnets 3a, placed substantially in front of stator electric windings 3, so that the motion of the piston 2a induces an electric voltage at the terminals 4. At the terminals of the electric windings, an electric voltage that varies over time with a sinusoidal trend is measured; the amplitude A and the frequency f of the electrical voltage depends on the technical and construction characteristics of the FPSE and the linear alternator. The design values of the amplitude and frequency are called nominal values or Ane fn.

L’esercizio corretto ed in sicurezza di un FPSE-LG sopra descritto richiede il controllo dell’escursione del pistone e del dislocatore. Tale controllo non è necessario nei casi in cui il pistone trasmette il proprio moto ad un manovellismo che, in cambio, condiziona meccanicamente l’escursione dello stesso pistone. The correct and safe operation of an FPSE-LG described above requires the control of the piston and displacer excursion. This check is not necessary in cases where the piston transmits its motion to a crank mechanism which, in exchange, mechanically conditions the excursion of the piston itself.

Nel caso di un FPSE-LG, il pistone è libero di muoversi all’interno di un cilindro e non esiste alcun vincolo meccanico, interno o esterno al FPSE-LG, che assicuri sia il dislocatore che il pistone contro un impatto contro il rispettivo cilindro. In the case of an FPSE-LG, the piston is free to move within a cylinder and there is no mechanical constraint, internal or external to the FPSE-LG, which ensures both the displacer and the piston against impact against the respective cylinder. .

Al fine di assicurare sia il dislocatore che il pistone contro un impatto contro il cilindro, e quindi assicurare un corretto e sicuro esercizio del FPSE-LG per diversi punti di lavoro, esistono due possibili soluzioni: 1) regolare la potenza termica fornita dalla sorgente esterna al FPSE-LG; 2) regolare la potenza elettrica estratta dall’alternatore lineare del FPSE-LG. In order to ensure both the displacer and the piston against an impact against the cylinder, and therefore ensure correct and safe operation of the FPSE-LG for different work points, there are two possible solutions: 1) adjust the thermal power supplied by the external source to the FPSE-LG; 2) adjust the electrical power extracted from the linear alternator of the FPSE-LG.

La regolazione del trasferimento di potenza termica dalla sorgente esterna al FPSE-LG è un processo notoriamente molto lento; per tale motivo, tale regolazione si dimostra inefficace ai fini del rapido controllo della velocità e della escursione del dislocatore e del pistone nel cilindro. The regulation of the heat power transfer from the external source to the FPSE-LG is a notoriously slow process; for this reason, this adjustment proves to be ineffective for the purposes of rapid control of the speed and excursion of the displacer and of the piston in the cylinder.

La regolazione della potenza elettrica estratta dall’alternatore lineare del FPSE-LG è, invece, un processo notoriamente veloce; per tale motivo, tale regolazione si dimostra efficace ai fini del rapido controllo della velocità e dell’escursione del dislocatore e del pistone nel cilindro. The regulation of the electrical power extracted from the linear alternator of the FPSE-LG is, on the other hand, a notoriously fast process; for this reason, this adjustment proves to be effective for the purposes of rapid control of the speed and excursion of the displacer and of the piston in the cylinder.

Con riferimento alla regolazione della energia elettrica estratta dall’alternatore lineare è possibile, ad esempio, regolare la ampiezza A e la frequenza f della tensione vabcosì da mantenere costante la quantità di potenza elettrica prelevata dall’alternatore lineare del FPSE-LG. Mantenere costante la potenza elettrica estratta dall’alternatore regolando l’ampiezza A e la frequenza f equivale ad applicare ai terminali dello stesso alternatore un carico elettrico costante. Come conseguenza, per un dato flusso di potenza termica in ingresso al FPSE-LG, la velocità e la escursione del pistone, e di conseguenza del dislocatore, sono mantenuti entro i limiti di progetto proprio dalla presenza del carico elettrico costante. La scelta di replicare il comportamento di un carico elettrico costante collegato all’alternatore lineare è, però, poco efficiente e, soprattutto, di non facile applicazione ed implementazione; infatti, regolare velocemente e con elevata precisione la corrente elettrica estratta dall’alternatore in funzione della potenza termica fornita al FPSE-LG ed in funzione delle repentine variazioni del carico elettrico collegato allo stesso alternatore è un compito decisamente non facile. With reference to the regulation of the electricity extracted from the linear alternator, it is possible, for example, to adjust the amplitude A and the frequency f of the voltage vabc so as to keep the amount of electrical power drawn from the linear alternator of the FPSE-LG constant. Keeping the electrical power extracted from the alternator constant by adjusting the amplitude A and the frequency f is equivalent to applying a constant electrical load to the terminals of the alternator itself. As a consequence, for a given flow of thermal power entering the FPSE-LG, the speed and the excursion of the piston, and consequently of the displacer, are kept within the design limits precisely by the presence of the constant electrical load. The choice of replicating the behavior of a constant electrical load connected to the linear alternator is, however, not very efficient and, above all, not easy to apply and implement; in fact, adjusting the electric current extracted from the alternator quickly and with high precision according to the thermal power supplied to the FPSE-LG and according to the sudden changes in the electrical load connected to the alternator itself is a decidedly not easy task.

A tal proposito, esistono alcune soluzioni tecniche che, nello svolgere questo compito, necessitano della misura della frequenza di oscillazione del pistone e la sua posizione all’interno del cilindro. Tali tecniche possono risultare eccessivamente sofisticate e, evidentemente, non possono essere applicate nei casi di FPSE per i quali la frequenza e/o la posizione del pistone non possono essere misurate. In this regard, there are some technical solutions that, in carrying out this task, require the measurement of the oscillation frequency of the piston and its position inside the cylinder. These techniques can be excessively sophisticated and obviously cannot be applied in cases of FPSE for which the frequency and / or position of the piston cannot be measured.

SOMMARIO SUMMARY

È stato realizzato un dispositivo elettronico di controllo adatto per controllare un alternatore mosso da un motore Stirling di tipo free-piston e sprovvisto di sensori di posizione e/o di frequenza di oscillazione di parti mobili del motore, che implementa un metodo di controllo che garantisce ad un motore Stirling di tipo free-piston con alternatore lineare (FPSE-LG) il costante mantenimento dell’equilibrio tra la potenza termica in ingresso al motore e la potenza elettrica estratta dall’alternatore lineare. An electronic control device suitable for controlling an alternator driven by a free-piston type Stirling engine has been developed and without position and / or oscillation frequency sensors of moving parts of the engine, which implements a control method that guarantees to a free-piston Stirling engine with linear alternator (FPSE-LG) the constant maintenance of the balance between the thermal power entering the engine and the electrical power extracted from the linear alternator.

Questo eccellente risultato è ottenuto mediante un dispositivo elettronico di controllo come definito nell'allegata rivendicazione 4. Esso permette di implementare il metodo di controllo definito nella rivendicazione 1 per avviare, esercire e controllare un FPSE-LG, garantendo la correttezza e la sicurezza di esercizio. This excellent result is obtained by means of an electronic control device as defined in the attached claim 4. It allows to implement the control method defined in claim 1 to start, operate and control an FPSE-LG, guaranteeing correctness and operational safety. .

Le rivendicazioni come depositate sono parte integrante di questa divulgazione e sono qui incorporate per espresso riferimento. The claims as filed are an integral part of this disclosure and are incorporated herein by express reference.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figura 1 mostra uno schema semplificato di un FPSE-LG. Figure 1 shows a simplified schematic of an FPSE-LG.

La figura 2 mostra uno schema a blocchi di un dispositivo di avviamento, esercizio e controllo di un FPSE con alternatore lineare, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 2 shows a block diagram of a device for starting, operating and controlling an FPSE with a linear alternator, according to an embodiment of the present invention.

La figura 3 mostra uno schema di principio di un dispositivo di avviamento, esercizio e controllo di un FPSE-LG, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 3 shows a basic diagram of a device for starting, operating and controlling an FPSE-LG, according to an embodiment of the present invention.

La figura 4 è un diagramma a stati finiti che illustra un metodo implementato da un dispositivo di questa divulgazione in presenza di un sistema centrale di supervisione e controllo. Figure 4 is a finite state diagram illustrating a method implemented by a device of this disclosure in the presence of a central supervision and control system.

La figura 5 è un diagramma a stati finiti che illustra un metodo implementato da un dispositivo di questa divulgazione in assenza di un sistema centrale di supervisione e controllo. Figure 5 is a finite state diagram illustrating a method implemented by a device of this disclosure in the absence of a central supervisory and control system.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION

Il dispositivo di questa divulgazione, illustrato schematicamente in figura 2 ed in figura 3, è configurato per avviare, esercire e controllare motori Stirling del tipo freepiston con alternatore lineare (FPSE-LG). The device of this disclosure, schematically illustrated in Figure 2 and Figure 3, is configured to start, operate and control Stirling engines of the freepiston type with linear alternator (FPSE-LG).

Il dispositivo sostanzialmente comprende: The device substantially comprises:

un convertitore elettronico di potenza 5 del tipo dc-ac e bidirezionale PEIS; una linea 6 in corrente continua detta dc-bus e composta da due conduttori tra cui insiste una differenza di potenziale Vdc-buscontinua; an electronic power converter 5 of the dc-ac bi-directional PEIS type; a direct current line 6 called dc-bus and composed of two conductors between which there is a voltage difference Vdc-bus continuous;

un sistema di condensatori 7 direttamente collegati al dc-bus 6; a system of capacitors 7 directly connected to the dc-bus 6;

un convertitore elettronico di potenza 8 del tipo dc-dc e bidirezionale PEIB; un sistema di accumulo di energia elettrica 9 del tipo a batterie ricaricabili - o del tipo flywheel - collegato al convertitore 8 PEIB; an electronic power converter 8 of the dc-dc type and bi-directional PEIB; an electrical energy storage system 9 of the type with rechargeable batteries - or of the flywheel type - connected to the converter 8 PEIB;

un convertitore elettronico di potenza 10 del tipo dc-ac e bidirezionale PEIG; un convertitore 12 CHOPPER corredato di un resistore di potenza; an electronic power converter 10 of the dc-ac and bidirectional PEIG type; a 12 CHOPPER converter equipped with a power resistor;

un transistore S1ed un transistore S2che agiscono come interruttori comandati. Inoltre: a transistor S1 and a transistor S2 which act as controlled switches. Furthermore:

i terminali del convertitore 5 PEIS del lato funzionante in corrente alternata sono indicati con le lettere a e b, al terminale a sono collegati due transistori S1e S2rispettivamente; the terminals of the PEIS converter 5 of the side operating in alternating current are indicated with the letters a and b, two transistors S1 and S2 respectively are connected to the terminal a;

l’alternatore lineare del FPSE è collegato al terminale del transistore S1e al terminale b; the linear alternator of the FPSE is connected to the terminal of the transistor S1 and to the terminal b;

i carichi locali Ll e Rl funzionanti in corrente alternata sono collegati al transistore S2e al terminale b; the local loads Ll and Rl operating in alternating current are connected to the transistor S2 and to the terminal b;

il convertitore 5 PEIS preleva potenza dalla linea dc-bus 6 e la rende disponibile ai terminali a e b, e viceversa; the converter 5 PEIS takes power from the dc-bus line 6 and makes it available to terminals a and b, and vice versa;

i terminali del convertitore 10 PEIG funzionanti in corrente alternata sono indicati con le lettere e ed f, e a questi terminali è collegata la rete elettrica; the terminals of the PEIG converter 10 operating in alternating current are indicated with the letters e and f, and the electrical network is connected to these terminals;

il convertitore 10 PEIG preleva potenza dalla linea dc-bus 6 e la rende disponibile ai terminali e ed f, e viceversa; the PEIG converter 10 takes power from the dc-bus line 6 and makes it available to terminals e and f, and vice versa;

il convertitore 8 PEIB preleva potenza dalla linea dc-bus e la rende disponibile al sistema di accumulo 9, e viceversa; the converter 8 PEIB takes power from the dc-bus line and makes it available to the storage system 9, and vice versa;

il convertitore 12 CHOPPER preleva potenza elettrica dalla linea dc-bus 6 e la dissipa sotto forma di calore; the converter 12 CHOPPER takes electrical power from the dc-bus line 6 and dissipates it in the form of heat;

i condensatori 7 del dc-bus si caricano e scaricano in funzione della tensione tra i conduttori del dc-bus; the capacitors 7 of the dc-bus charge and discharge as a function of the voltage between the conductors of the dc-bus;

il sistema di accumulo elettrico 9 si carica e si scarica in funzione del punto di lavoro del convertitore 8 PEIB. the electrical storage system 9 charges and discharges according to the working point of the converter 8 PEIB.

Il convertitore 5 PEIS utilizza la tensione del dc-bus per generare una tensione Vabi cui valori di ampiezza A e frequenza f sono pari ai valori nominali di ampiezza Ane frequenza fndel FPSE-LG, e opera così da assicurare sempre valori di ampiezza A e frequenza f prossimi ai valori nominali Ane fn. Il convertitore 5 PEIS può erogare o assorbire potenza elettrica dall’alternatore lineare sia in fase di avvio del FPSE-LG, sia in funzionamento transitorio o di regime del FPSE-LG. Quando il convertitore 5 eroga potenza elettrica all’alternatore lineare del FPSE-LG e/o ai carichi elettrici locali, tale potenza è fornita dal sistema di accumulo di energia elettrica 7 e/o dal sistema di accumulo di energia elettrica 9 per mezzo del convertitore 8 e/o dalla rete elettrica per mezzo del convertitore 10. Quando il convertitore 5 PEIS assorbe potenza elettrica dall’alternatore lineare del FPSE, tale potenza elettrica è fornita ai condensatori 7 e/o al sistema di accumulo 9 per mezzo del convertitore 8 PEIB e/o alla rete elettrica per mezzo del convertitore 10 PEIG. The 5 PEIS converter uses the dc-bus voltage to generate a voltage Vabi whose values of amplitude A and frequency f are equal to the nominal values of amplitude Ane frequency fndel FPSE-LG, and operates so as to always ensure values of amplitude A and frequency f close to the nominal values Ane fn. The 5 PEIS converter can deliver or absorb electrical power from the linear alternator both in the start-up phase of the FPSE-LG, and in transient or steady-state operation of the FPSE-LG. When the converter 5 supplies electrical power to the linear alternator of the FPSE-LG and / or to the local electrical loads, this power is supplied by the electrical energy storage system 7 and / or the electrical energy storage system 9 by means of the converter 8 and / or from the mains by means of the converter 10. When the converter 5 PEIS absorbs electric power from the linear alternator of the FPSE, this electric power is supplied to the capacitors 7 and / or to the storage system 9 by means of the converter 8 PEIB and / or to the power grid by means of the 10 PEIG converter.

Quando il convertitore 8 eroga potenza elettrica al dc-bus, questa potenza è fornita dal sistema di accumulo di energia elettrica 9; quando il convertitore 8 assorbe potenza elettrica dal dc-bus, tale potenza è fornita al sistema di accumulo di energia elettrica 9. Quando il convertitore 10 eroga potenza elettrica al dc-bus 6, questa potenza elettrica è fornita dalla rete elettrica; quando il convertitore 10 assorbe potenza elettrica dal dc-bus 6, questa potenza elettrica è erogata alla rete elettrica; When the converter 8 supplies electrical power to the dc-bus, this power is supplied by the electrical energy storage system 9; when the converter 8 absorbs electric power from the dc-bus, this power is supplied to the electric energy storage system 9. When the converter 10 supplies electric power to the dc-bus 6, this electric power is supplied by the electric network; when the converter 10 absorbs electrical power from the dc-bus 6, this electrical power is supplied to the electrical network;

Quando il convertitore 12 CHOPPER assorbe potenza elettrica dal dc-bus 6, questa potenza elettrica è dissipata. When the CHOPPER converter 12 draws electrical power from the dc-bus 6, this electrical power is dissipated.

Il dispositivo di questa divulgazione è comandato in modo che i valori di ampiezza e di frequenza della tensione Vefdel convertitore 10 PEIG sono completamente slegati da quelli della tensione Vabdel convertitore 5 PEIS, e viceversa; questa peculiarità consente di impiegare un FPSE-LG come generatore di potenza elettrica e di cedere questa potenza ad una qualunque rete elettrica. The device of this disclosure is controlled in such a way that the amplitude and frequency values of the voltage Vef of the converter 10 PEIG are completely disconnected from those of the voltage Vab of the converter 5 PEIS, and vice versa; this peculiarity makes it possible to use an FPSE-LG as an electrical power generator and to transfer this power to any electrical network.

Stante la precedente peculiarità, l’esercizio del FPSE-LG è immune contro qualsiasi perturbazione e/o variazione, lenta o veloce, dei valori di ampiezza e/o di frequenza della tensione ai terminali e ed f, nonché contro l’assenza di tensione ai terminali e ed f (blackout della rete elettrica). L’esercizio del FPSE-LG prescinde dalla presenza della rete elettrica ai terminali e ed f e, conseguentemente, dalla presenza del convertitore 10 PEIG; l’esercizio del FPSE-LG è possibile anche nel caso di utenti isolati, permanentemente o momentaneamente, dalla rete elettrica pubblica di distribuzione. L’esercizio del FPSE-LG è quindi possibile in reti elettriche private, a prescindere dai valori di ampiezza e di frequenza della tensione della rete elettrica rispetto a quelli nominali del FPSE-LG. Given the previous peculiarity, the operation of the FPSE-LG is immune against any perturbation and / or variation, slow or fast, of the amplitude and / or frequency values of the voltage at terminals e and f, as well as against the absence of voltage. to terminals e and f (blackout of the electricity network). The operation of the FPSE-LG is independent of the presence of the electricity network at terminals e and f and, consequently, of the presence of the 10 PEIG converter; the operation of the FPSE-LG is also possible in the case of users isolated, permanently or temporarily, from the public electricity distribution network. The operation of the FPSE-LG is therefore possible in private electricity networks, regardless of the amplitude and frequency values of the voltage of the electricity network compared to the nominal values of the FPSE-LG.

Il FPSE-LG viene controllato regolando in tempo reale l'ampiezza e la frequenza della tensione ai terminali dell’alternatore lineare. Più precisamente, con la regolazione si impone una tensione elettrica che varia nel tempo, è alternata, ha forma sinusoidale, i cui valori di ampiezza e di frequenza coincidono con quelli nominali del FSPE-LG ovvero Ane fn. The FPSE-LG is controlled by adjusting in real time the amplitude and frequency of the voltage at the terminals of the linear alternator. More precisely, the regulation imposes an electric voltage that varies over time, is alternating, has a sinusoidal shape, whose amplitude and frequency values coincide with the nominal values of the FSPE-LG or Ane fn.

Il convertitore 5 PEIS svolge la regolazione della tensione ai terminali dell’alternatore lineare del FPSE. Il dispositivo di questa divulgazione è controllato regolando in tempo reale il valore della tensione del dc-bus. Più precisamente, con la regolazione si impone una tensione elettrica continua il cui valore è determinato secondo quanto di seguito illustrato. The 5 PEIS converter performs voltage regulation at the FPSE linear alternator terminals. The device of this disclosure is controlled by adjusting the voltage value of the dc-bus in real time. More precisely, with the regulation a continuous electric voltage is imposed, the value of which is determined according to what is illustrated below.

Al fine del funzionamento del dispositivo di cui alla presente invenzione, ivi incluso l’esecuzione del controllo del FPSE-LG, la tensione del dc-bus (nel seguito detta anche Vdc-bus) deve essere mantenuta costante e pari ad un valore di riferimento. Come conseguenza, una delle parti del dispositivo, ovvero uno dei convertitori, deve essere dedicata a questo scopo: tale convertitore è detto master converter. In order to operate the device according to the present invention, including the execution of the control of the FPSE-LG, the voltage of the dc-bus (hereinafter also called Vdc-bus) must be kept constant and equal to a reference value . As a consequence, one of the parts of the device, that is one of the converters, must be dedicated to this purpose: this converter is called the master converter.

Il convertitore 10 PEIG è il candidato preferibile per operare come master converter poiché, verosimilmente, questo convertitore ha potenza elettrica nominale maggiore rispetto a quella dei restanti convertitori facenti parte del dispositivo. Quando il dispositivo opera isolato dalla rete elettrica, il convertitore 10 PEIG non può operare come master converter; in casi come questi, la funzione di master converter deve essere attuata da altro convertitore del dispositivo. The 10 PEIG converter is the preferable candidate to operate as a master converter since, probably, this converter has a higher rated electrical power than that of the other converters forming part of the device. When the device operates isolated from the mains, the 10 PEIG converter cannot operate as a master converter; in cases like these, the master converter function must be implemented by another converter of the device.

Il valore di riferimento per la tensione Vdc-busnon è unico bensì sono stabiliti tre valori di riferimento; questi tre valori sono diversi tra loro e sono compresi tra un valore minimo ed un valore massimo, e sono: The reference value for the Vdc-bus voltage is not unique but three reference values are established; these three values are different from each other and are included between a minimum and a maximum value, and are:

Vdc-min <Vdc-b <Vdc-g <Vdc-r <Vdc-maxVdc-min <Vdc-b <Vdc-g <Vdc-r <Vdc-max

dove: where is it:

Vdc-minè il più basso valore della tensione Vdc-busammesso per il funzionamento del dispositivo; Vdc-min is the lowest value of the Vdc-bus voltage allowed for the operation of the device;

Vdc-bè il valore di riferimento della tensione Vdc-busquando tale valore è regolato dal convertitore 8 PEIB ovvero quando il convertitore 8 PEIB è il master converter; Vdc-b is the reference value of the Vdc-bus voltage when this value is regulated by the 8 PEIB converter or when the 8 PEIB converter is the master converter;

Vdc-gè il valore di riferimento della tensione Vdc-busquando tale valore è regolato dal convertitore 10 PEIG ovvero quando il convertitore 10 PEIG è il master converter; Vdc-g is the reference value of the Vdc-bus voltage when this value is regulated by the 10 PEIG converter or when the 10 PEIG converter is the master converter;

Vdc-rè il valore di riferimento della tensione Vdc-busquando tale valore è regolato dal convertitore 12 CHOPPER ovvero quando il convertitore 12 CHOPPER è il master converter; Vdc-r is the reference value of the Vdc-bus voltage when this value is regulated by the 12 CHOPPER converter or when the 12 CHOPPER converter is the master converter;

Vdc-maxè il più alto valore della tensione Vdc-busammesso per il funzionamento del dispositivo. Vdc-max is the highest value of the Vdc-bus voltage allowed for the operation of the device.

Le regole per la applicazione del metodo di controllo del dispositivo sono illustrate di seguito e riassunte nello schema a stati finiti di figura 4. The rules for applying the device control method are illustrated below and summarized in the finite state diagram of figure 4.

Il dispositivo di questa divulgazione può essere controllato in due modi diversi, a seconda se sia presente o meno un sistema centrale di supervisione e controllo (SCSC). The device of this disclosure can be controlled in two different ways, depending on whether or not a central supervision and control system (SCSC) is present.

Sistema centrale di supervisione e controllo presente Central supervision and control system present

Il sistema centrale di supervisione e controllo (di seguito anche brevemente sistema SCSC) è garante dell’applicazione del metodo di controllo del dispositivo, sceglie il convertitore che opera come master converter scegliendo tra il PEIG, PEIB e CHOPPER, determina il punto di lavoro dei convertitori che non sono stati scelti come master converter. The central supervision and control system (hereinafter also briefly the SCSC system) guarantees the application of the device control method, chooses the converter that operates as master converter choosing between PEIG, PEIB and CHOPPER, determines the operating point of the converters that have not been chosen as the master converter.

Con riferimento alla Fig. 4, lo stato START indica l’accensione del dispositivo pertanto prima di tale stato tutti i convertitori sono spenti. Allo stato START, il sistema SCSC inizia a svolgere ininterrottamente le seguenti funzioni: misura la tensione e la corrente al punto di connessione del dispositivo con la rete elettrica (ovvero ai terminali e ed f), misura la tensione del dc-bus, misura la tensione e la corrente al punto di connessione del dispositivo con il FPSE-LG e con i carichi elettrici locali (ovvero ai terminali a e b), misura la tensione e la corrente al punto di connessione del dispositivo con il sistema di accumulo elettrico 9. With reference to Fig. 4, the START state indicates that the device is switched on, therefore all converters are off before this state. In the START state, the SCSC system begins to perform the following functions uninterruptedly: it measures the voltage and the current at the connection point of the device with the electrical network (i.e. at the terminals e and f), it measures the voltage of the dc-bus, it measures the voltage and current at the connection point of the device with the FPSE-LG and with local electrical loads (i.e. at terminals a and b), measure the voltage and current at the connection point of the device with the electrical storage system 9.

Dallo stato START il dispositivo passa automaticamente allo stato RILEVAZIONE RETE; se i valori di ampiezza e frequenza della tensione della rete elettrica (ovvero la tensione ai terminali e ed f) sono pari ai valori nominali di esercizio della stessa rete (a meno di debite tolleranze) allora vi è Presenza Rete, in caso contrario vi è Assenza Rete. From the START state, the device automatically switches to the NETWORK DETECTION state; if the amplitude and frequency values of the electricity grid voltage (i.e. the voltage at terminals e and f) are equal to the nominal operating values of the same grid (unless tolerated) then there is Grid Presence, otherwise there is No Network.

A. In caso di Presenza Rete A. In case of Network Presence

Dallo stato RILEVAZIONE RETE il dispositivo passa allo stato CARICA DC-BUS DA RETE pertanto il sistema SCSC sovraintende alla carica dei condensatori del dc-bus per mezzo del convertitore PEIG. From the NETWORK DETECTION state the device passes to the DC-BUS CHARGE FROM MAINS state therefore the SCSC system supervises the charge of the dc-bus capacitors by means of the PEIG converter.

Se il valore della tensione Vdc-busnon raggiunge il valore minimo di tensione Vdc-minentro il tempo Tg, dallo stato CARICA DC-BUS DA RETE il dispositivo passa allo stato ANOMALIA ed è restituito un codice di errore ERR01. If the Vdc-bus voltage value does not reach the minimum Vdc-min voltage value within the time Tg, from the DC-BUS CHARGE FROM MAINS status the device passes to the ANOMALY status and an error code ERR01 is returned.

Se il valore della tensione Vdc-busraggiunge il valore minimo di tensione Vdc-minentro il tempo Tg, il sistema SCSC elegge il convertitore PEIG come master converter, il sistema SCSC attiva i convertitori PEIS, PEIB e CHOPPER. Ora dallo stato CARICA DC-BUS DA RETE il dispositivo passa allo stato VERIFICA VDC-BUS. If the Vdc-bus voltage value reaches the minimum Vdc-min voltage value within the time Tg, the SCSC system elects the PEIG converter as master converter, the SCSC system activates the PEIS, PEIB and CHOPPER converters. Now from the DC-BUS CHARGE FROM NETWORK state the device passes to the VDC-BUS VERIFICATION state.

B. In caso di Assenza Rete B. In the event of a power failure

Dallo stato RILEVAZIONE RETE il dispositivo passa allo stato CARICA DC-BUS DA ACCUMULO pertanto il sistema SCSC sovraintende alla carica dei condensatori del dc-bus per mezzo del convertitore PEIB. From the NETWORK DETECTION state the device passes to the DC-BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state therefore the SCSC system supervises the charge of the dc-bus capacitors by means of the PEIB converter.

Se il valore della tensione Vdc-busnon raggiunge il valore minimo di tensione Vdc-minentro il tempo Tb, dallo stato CARICA DC-BUS DA ACCUMULO il dispositivo passa allo stato ANOMALIA ed è restituito un codice di errore ERR02. If the Vdc-bus voltage value does not reach the minimum Vdc-min voltage value within the time Tb, from the DC-BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state the device switches to the ANOMALY state and an error code ERR02 is returned.

Se il valore della tensione Vdc-busraggiunge il valore minimo di tensione Vdc-minentro il tempo Tb, il sistema SCSC elegge il convertitore PEIB come master converter, il sistema SCSC attiva i convertitori PEIG, PEIS e CHOPPER quindi dallo stato CARICA DC-BUS DA ACCUMULO il dispositivo passa allo stato VERIFICA VDC-BUS. If the value of the Vdc-bus voltage reaches the minimum value of the Vdc-min voltage within the time Tb, the SCSC system elects the PEIB converter as master converter, the SCSC system activates the PEIG, PEIS and CHOPPER converters then from the DC-BUS DA CHARGE state ACCUMULATE the device goes to the VDC-BUS VERIFICATION state.

Allo stato VERIFICA VDC-BUS, il sistema SCSC misura ininterrottamente la tensione del dc-bus quindi determina quanto segue: In the VDC-BUS VERIFICATION state, the SCSC system continuously measures the dc-bus voltage then determines the following:

-- se il valore della tensione Vdc-busnon è compreso tra Vdc-mine Vdc-max, il dispositivo passa allo stato ANOMALIA ed è restituito un codice di errore ERR03; - if the Vdc-bus voltage value is not included between Vdc-mine Vdc-max, the device switches to the ANOMALY state and an error code ERR03 is returned;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compresa tra Vdc-min, Vdc-g, il sistema SCSC elegge il convertitore PEIB come master converter e quest’ultimo impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-b; - if the value of the Vdc-bus voltage is between Vdc-min, Vdc-g, the SCSC system elects the PEIB converter as the master converter and the latter imposes a voltage equal to Vdc-b on the dc-bus;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-ge Vdc-r, il sistema SCSC elegge il convertitore PEIG come master converter e quest'ultimo impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-g; - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-g and Vdc-r, the SCSC system elects the PEIG converter as master converter and the latter imposes a voltage equal to Vdc-g on the dc-bus;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-re Vdc-max, il sistema SCSC elegge il convertitore CHOPPER come master converter e quest’ultimo impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-r. - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-r and Vdc-max, the SCSC system elects the CHOPPER converter as the master converter and the latter imposes a voltage equal to Vdc-r on the dc-bus.

Sistema centrale di supervisione e controllo assente Central supervision and control system absent

Nel caso in cui è assente un sistema centrale di supervisione e controllo (di seguito anche brevemente sistema SCSC) o la sua funzione sia sospesa o impossibilitata, ciascun convertitore PEIS, PEIG, PEIB e CHOPPER del dispositivo opera in corrispondenza di un punto di lavoro che ogni convertitore determina autonomamente. Le regole che ciascun convertitore applica al fine di determinare autonomamente il proprio punto di lavoro non sono in conflitto con le regole applicate dagli altri convertitori. In the event that a central supervision and control system is absent (hereinafter also briefly the SCSC system) or its function is suspended or impossible, each PEIS, PEIG, PEIB and CHOPPER converter of the device operates at a work point that each converter determines independently. The rules that each converter applies in order to independently determine its own working point do not conflict with the rules applied by the other converters.

Come illustrato in Fig. 5, il primo stato è lo stato START ed indica l’accensione del dispositivo, prima di tale stato tutti i convertitori sono spenti. Allo stato START, tutti i convertitori sono attivati ma non operano alcuna funzione, tutti i convertitori contano un tempo pari a (TG+TB), al tempo (TG+TB) tutti i convertitori opera in corrispondenza di un punto di lavoro determinato autonomamente. As shown in Fig. 5, the first state is the START state and indicates the switching on of the device, before this state all the converters are off. In the START state, all the converters are activated but do not operate any function, all the converters count a time equal to (TG + TB), at the time (TG + TB) all the converters operate at an autonomously determined working point.

Dall’istante iniziale t0all’istante TGFrom the initial instant t0 to the instant TG

All’istante t0dallo stato START il dispositivo passa allo stato RILEVAZIONE RETE. At the instant t0 from the START state, the device switches to the NETWORK DETECTION state.

In tale stato il convertitore PEIG verifica se i valori di ampiezza e frequenza della tensione della rete elettrica (ovvero la tensione ai terminali e ed f) sono pari ai valori nominali di esercizio della stessa rete (a meno di debite tolleranze) allora vi è Presenza Rete, in caso contrario vi è Assenza Rete. In this state, the PEIG converter checks if the amplitude and frequency values of the mains voltage (i.e. the voltage at terminals e and f) are equal to the nominal operating values of the same mains (unless permitted tolerances) then there is a Presence Network, otherwise there is No Network.

Si permane nello stato RILEVAZIONE RETE fin tanto che il tempo t è minore di TGe vi è Assenza Rete. It remains in the MAINS DETECTION state as long as the time t is less than TG and there is No Mains.

Se il tempo t è uguale a TGoppure vi è Presenza Rete allora il dispositivo passa allo stato CARICA DC BUS DA RETE; in tale stato il convertitore PEIG carica i condensatori del dc-bus imponendo sul dc-bus una tensione pari a Vdc-g. If the time t is equal to TG or there is Network Presence then the device passes to the DC BUS CHARGE FROM NETWORK state; in this state the PEIG converter charges the capacitors of the dc-bus by imposing on the dc-bus a voltage equal to Vdc-g.

Si permane nello stato CARICA DC BUS DA RETE fin tanto che il tempo t è minore di TG. It remains in the DC BUS CHARGE FROM NETWORK state as long as the time t is less than TG.

Se il tempo t è uguale a TGallora il dispositivo passa allo stato CARICA DC BUS DA RETE allo stato CARICA DC BUS DA ACCUMULO. If the time t is equal to TG, then the device switches to the DC BUS CHARGE FROM NETWORK state to the DC BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state.

Dall’istante TGall’istante (TG+TB) From instant TG to instant (TG + TB)

All’istante TGdallo stato CARICA DC BUS DA RETE il dispositivo passa allo stato CARICA DC BUS DA ACCUMULO. Immediately from the CHARGE DC BUS FROM NETWORK state, the device switches to the CHARGE DC BUS FROM ACCUMULATION state.

In tale stato il convertitore PEIB carica i condensatori del dc-bus imponendo sul dc-bus una tensione pari a Vdc-b. In this state, the PEIB converter charges the capacitors of the dc-bus by imposing on the dc-bus a voltage equal to Vdc-b.

Si permane nello stato CARICA DC BUS DA ACCUMULO fin tanto che il tempo t è minore di (TG+TB). It remains in the DC BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state as long as the time t is less than (TG + TB).

Se il tempo t è uguale a (TG+TB) allora il dispositivo passa allo stato CARICA DC BUS DA ACCUMULO allo stato VERIFICA VDC-BUS. If the time t is equal to (TG + TB) then the device passes to the DC BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state to the VDC-BUS VERIFICATION state.

Dall’istante (TG+TB) in poi From the instant (TG + TB) onwards

All’istante (TG+TB) il dispositivo passa dallo stato CARICA DC BUS DA ACCUMULO allo stato VERIFICA DC-BUS. A decorrere da questo istante tutti i convertitori sono stati attivati, tutti i convertitori determinano autonomamente il proprio punto di lavoro misurando ininterrottamente la tensione del dc-bus pertanto: Instantly (TG + TB) the device switches from the DC BUS CHARGE FROM ACCUMULATION state to the DC-BUS VERIFICATION state. From this moment all the converters have been activated, all the converters autonomously determine their own operating point by continuously measuring the dc-bus voltage, therefore:

-- se il valore della tensione Vdc-busnon è compreso tra Vdc-mine Vdc-max, i convertitori sospendono il proprio funzionamento, il dispositivo passa allo stato ANOMALIA ed è restituito un codice di errore ERR00; - if the value of the Vdc-bus voltage is not between Vdc-mine Vdc-max, the converters suspend their operation, the device switches to the ANOMALY state and an error code ERR00 is returned;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-mine Vdc-max, il convertitore PEIS controlla il FPSE-LG, diversamente apre i dispositivi S1 e S2; - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-mine Vdc-max, the PEIS converter controls the FPSE-LG, otherwise it opens devices S1 and S2;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-min, Vdc-g, il convertitore PEIB determina di essere il master converter ed impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-b; - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-min, Vdc-g, the PEIB converter determines to be the master converter and imposes a voltage equal to Vdc-b on the dc-bus;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-ge Vdc-r, il convertitore PEIG determina di essere il master converter ed impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-g; - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-g and Vdc-r, the PEIG converter determines to be the master converter and imposes a voltage equal to Vdc-g on the dc-bus;

-- se il valore della tensione Vdc-busè compreso tra Vdc-re Vdc-max, il convertitore CHOPPER determina di essere il master converter ed impone sul dc-bus una tensione pari a Vdc-r. - if the Vdc-bus voltage value is between Vdc-r and Vdc-max, the CHOPPER converter determines to be the master converter and imposes a voltage equal to Vdc-r on the dc-bus.

Vantaggi offerti dal dispositivo elettronico di controllo per motori Stirling del tipo free-piston con alternatore lineare Advantages offered by the electronic control device for free-piston Stirling engines with linear alternator

Tra i vantaggi offerti dal dispositivo elettronico di controllo per motori Stirling di tipo free-piston con alternatore lineare (FPSE-LG), sono da menzionare i seguenti: 1) assicura l’esercizio corretto, sicuro e continuo del FPSE-LG; Among the advantages offered by the electronic control device for free-piston Stirling engines with linear alternator (FPSE-LG), the following should be mentioned: 1) it ensures correct, safe and continuous operation of the FPSE-LG;

2) consente di collegare un FPSE-LG ad una rete elettrica monofase o trifase; 2) allows you to connect an FPSE-LG to a single-phase or three-phase electrical network;

3) consente di collegare un FPSE-LG ad una rete elettrica anche quando i valori della ampiezza e/o della frequenza della tensione della rete elettrica differiscono da quelli stabiliti dalle caratteristiche di progetto del FPSE-LG; 3) allows you to connect an FPSE-LG to an electrical network even when the values of the amplitude and / or frequency of the voltage of the electrical network differ from those established by the design characteristics of the FPSE-LG;

4) consente di far funzionare temporaneamente un FPSE-LG “in isola”, cioè scollegato da una rete elettrica; 4) allows you to temporarily operate an FPSE-LG "in isolation", ie disconnected from an electricity grid;

5) consente di collegare un FPSE-LG ad un qualsiasi carico elettrico, anche variabile in maniera repentina nel tempo; 5) allows you to connect an FPSE-LG to any electrical load, even rapidly variable over time;

6) permette il controllo del funzionamento del FPSE-LG senza richiedere di informazioni circa la posizione del pistone libero. 6) allows the control of the operation of the FPSE-LG without requesting information about the position of the free piston.

Con il dispositivo elettronico di controllo della presente divulgazione è possibile realizzare gruppi elettrogeni utilizzando uno o più FPSE-LG capaci di alimentare qualsiasi tipo di carico elettrico, sia a corrente continua che a corrente alternata, senza timore che variazioni repentine del carico elettrico, nonché improvvise disconnessioni dello stesso, possano danneggiare il FPSE-LG. With the electronic control device of the present disclosure it is possible to realize generating sets using one or more FPSE-LG capable of supplying any type of electrical load, both direct current and alternating current, without fear that sudden variations of the electrical load, as well as sudden disconnections of the same, can damage the FPSE-LG.

Claims

CLAIMS 1. Method of controlling a linear alternator driven by a free-piston Stirling engine, said control method being implemented by means of a control device comprising: at least one DC power supply line (6); at least one converter selected from: a first DC-AC voltage converter (10; PEIG) bidirectional, having a respective primary direct current circuit and a respective secondary alternating current circuit with output terminals (e, f) of the device to connect to an alternating load to be powered or to an alternating electrical distribution network, said DC power supply line (6) being functionally connected to the primary circuit of the first DC-AC converter (10; PEIG); and / or a first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) that can be connected to an external battery (9), configured to draw / supply electrical power from / to the DC power supply line (6) and to supply / draw power electric to / from the external battery (9); a second DC-DC voltage converter (12; CHOPPER) connected to said DC power supply line (6); a second bidirectional DC-AC voltage converter (5; PEIS), having a respective direct current primary circuit functionally connected to said direct current supply line (6) and having a respective secondary alternating current circuit with input terminals (a , b) the device for connecting to an alternator based on a Stirling engine, configured to supply electrical energy to the alternator during a starting phase and to absorb electrical energy from the alternator during a phase of steady operation; said output terminals (e, f) being functionally connected to an alternating current load to be powered or to an alternating current electrical distribution network, said input terminals (a, b) being functionally connected to said linear alternator driven by a Stirling engine, said first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) being functionally connected to an external battery (9); the method being characterized by the fact that it is configured to drive Stirling engines without position sensors and / or oscillation frequency of moving parts of the engine, and by carrying out the following operations: A) check whether a voltage of nominal amplitude and frequency of an AC power distribution network is available at the output terminals (e, f); B) if the check at point A) is successful, activate said first DC-AC voltage converter (10; PEIG) to bring to a first reference value (Vdc-g) a direct voltage (Vdc-bus) on said DC power supply line (6), otherwise, if the check at point A) has a negative result, activate the first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) to bring to a second reference value (Vdc-b) called direct voltage (Vdc-bus); C) activating said second bidirectional DC-AC voltage converter (5; PEIS) to start said alternator by transferring electrical power from said DC power supply line (6) to the alternator for a duration of one starting phase; D) at the end of the starting phase, periodically carry out operations A) and B) and adjust the direct voltage of said direct power supply line (6) to a nominal value to keep the amplitude and frequency of an alternating voltage generated constant by said alternator based on a Stirling engine, driving at least one converter selected as a whole consisting of said first DC-AC voltage converter (10; PEIG), said first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB), said second DC-DC voltage converter (12; CHOPPER) and called second bidirectional DC-AC voltage converter (5; PEIS).

2. Method according to claim 1, wherein said operation D) is characterized by the following operating steps: D1) compare the direct voltage (Vdc-bus) on said direct power supply line (6) with a minimum value (Vdc-min), with said second reference value (Vdc-b) greater than said minimum value (Vdc- min), with said first reference value (Vdc-g) greater than said second reference value (Vdc- b), with a third reference value (Vdc-r) greater than said second reference value (Vdc-b), with a maximum value (Vdc-max) greater than said third reference value (Vdc-r), and do one of the following: D2) activate a controlled shutdown procedure of the alternator and of the control device (ANOMALY) if the direct voltage (Vdc-bus) is less than the minimum value (Vdc-min) or is greater than the maximum value (Vdc-max); D3) drive the first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) to adjust the direct voltage (Vdc-bus) to the second reference value (Vdc-b) if the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal at the minimum value (Vdc- min) and less than the first reference value (Vdc-g); D4) drive the first bidirectional DC-AC voltage converter (10; PEIG) to adjust the direct voltage (Vdc-bus) to the first reference value (Vdc-g) if the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal at the first reference value (Vdc-g) and less than the third reference value (Vdc-r); D5) if the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal to the third reference value (Vdc-r) and less than or equal to the maximum value (Vdc-max), drive the second DC-DC voltage converter (12; CHOPPER) to reduce the direct voltage (Vdc-bus) below the third reference value (Vdc-r).

Method according to claim 2, wherein: said first bidirectional DC-AC voltage converter (10; PEIG) performs the following operations at the end of the starting phase: - operation A), - if the check at point A) is successful, perform operation B), then check if the direct voltage (Vdc-bus) is less than the minimum value (Vdc-min) or is greater than the maximum value (Vdc-max ), and if so, executes operation D2), then checks whether the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal to the first reference value (Vdc-g) and less than the third reference value (Vdc-r) , and if so, executes operation D4), - if the check at point A) has a negative result, it waits for a first time duration (Tg), then at the end of the first time duration (Tg) it checks if the direct voltage (Vdc-bus) is less than the minimum value ( Vdc-min) or it is greater than the maximum value (Vdc-max): if so it executes operation D2), otherwise it re-executes operation A) and, if the verification at point A) is successful, it checks if the voltage continuous (Vdc-bus) is greater than or equal to the first reference value (Vdc-g) and less than the third reference value (Vdc-r), and if so, executes operation D4); said first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) performs the following operations at the end of the starting phase: - waits for a second time duration (Tb), at the end of which it compares the direct voltage (Vdc-bus) on said direct power supply line (6) with a minimum value (Vdc-min) and if this comparison has affirmative result, it transfers electrical power from said external battery (9) to said DC power supply line (6), - check if the direct voltage (Vdc-bus) is lower than the minimum value (Vdc- min) or is greater than the maximum value (Vdc-max): if so, it carries out the operation D2), otherwise it checks whether the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal to the minimum value (Vdc-min) and less than the first reference value (Vdc-g) and, if so, executes operation D3); said second bidirectional DC-AC voltage converter (5; PEIS) performs the following operations at the end of the starting phase: - it waits as long as the direct voltage (Vdc-bus) is lower than the minimum value (Vdc-min) and at the maximum for a third time duration (Ts), then - check if the direct voltage (Vdc-bus) is lower than the minimum value (Vdc- min) or it is greater than the maximum value (Vdc-max): in the affirmative it carries out operation D2), otherwise it transfers electrical power from the alternator to said DC power supply line (6) or vice versa; said second DC-DC voltage converter (12; CHOPPER) performs the following operations at the end of the starting phase: - it waits until the direct voltage (Vdc-bus) is lower than the minimum value (Vdc-min) and at the maximum for a fourth time duration (Tr), then - check if the direct voltage (Vdc-bus) is lower than the minimum value (Vdc- min) or is greater than the maximum value (Vdc-max): if so, it carries out the operation D2), otherwise it checks whether the direct voltage (Vdc-bus) is greater than or equal to the third reference value (Vdc-r) and , if so, execute operation D5).

4. Electronic control device suitable for controlling an alternator based on a Stirling engine without position sensors and / or oscillation frequency of moving parts of the engine, comprising: at least one DC power supply line (6); at least one converter selected from: a first DC-AC voltage converter (10; PEIG) bidirectional, having a respective primary direct current circuit and a respective secondary alternating current circuit with output terminals (e, f) of the device to connect to an alternating load to be powered or to an alternating electrical distribution network, said DC power supply line (6) being functionally connected to the primary circuit of the first DC-AC converter (10; PEIG); and / or a first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB) that can be connected to an external battery (9), configured to draw / supply electrical power from / to the DC power supply line (6) and to supply / draw power electric to / from the external battery (9); a second DC-DC voltage converter (12; CHOPPER) connected to said DC power supply line (6); a second bidirectional DC-AC voltage converter (5; PEIS), having a respective direct current primary circuit functionally connected to said direct current supply line (6) and having a respective secondary alternating current circuit with input terminals (a , b) of the device for connecting to an alternator based on a Stirling engine, configured to supply electrical energy to the alternator during a starting phase and to absorb electrical energy from the alternator during a phase of steady operation.

Control device according to claim 4, comprising both said first DC-AC voltage converter (10; PEIG) and said first bidirectional DC-DC voltage converter (8; PEIB).

6. Control device according to claim 4 or 5, further comprising a sealing electric energy accumulator (7) connected to said DC power supply line (6).

Control device according to one of claims 4 to 6, further comprising a central electronic supervision system functionally configured to implement the operations of the method according to claim 2.

8. Device for converting thermal energy into electrical energy, comprising: an alternator based on a Stirling engine, having voltage terminals configured to absorb electrical energy during a start-up phase and to deliver electrical energy during a steady-state operating phase; a control device according to one of claims 4 to 7, having said input terminals (a, b) connected to alternator voltage terminals.

9. A device for converting thermal energy into electrical energy according to claim 8, wherein said Stirling engine is of the free piston type and is not provided with position sensors for moving parts of the engine.